AT393477B - DEVICE FOR TRANSMITTING TORQUE IN MOTOR VEHICLES WITH ALL-WHEEL DRIVE - Google Patents

DEVICE FOR TRANSMITTING TORQUE IN MOTOR VEHICLES WITH ALL-WHEEL DRIVE Download PDF

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Description

AT 393 477 BAT 393 477 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb, wobei in einem Antriebsstrang eine Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung vorgesehen ist, die aus eine lösbaren Lamellenkupplung und einer gegen Federkraft axial verschiebbaren, bis zur Erreichung des voreingestellten maximalen Drehmomentes auf die Lamellen ein wirkenden und dann zurückweichenden Druckplatte 5 besteht er /The invention relates to a device for torque transmission in motor vehicles with all-wheel drive, wherein a device for torque limitation is provided in a drive train, which consists of a releasable multi-plate clutch and an axially displaceable against spring force until the preset maximum torque on the plates and then retreating pressure plate 5 he /

Die Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung wird angeordnet, um nicht die gesamte Antriebskonstruktion auf gegebenenfalls auftretende extrem hohe Spitzenstoßmomente auslegen zu müssen und dadurch eine leichtere, raumsparende, dennoch aber zuverlässige Ausbildung zu erzielen.The device for torque limitation is arranged so that the entire drive construction does not have to be designed for extremely high peak impact torques which may occur and thereby achieve a lighter, space-saving but nevertheless reliable design.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE-OS 37 27 702) ist als Ausgleichgetriebe für eine Kraftfahrzeugachse 10 eine Flüssigkeitsreibungskupplung vorgesehen und mit dieser die unmittelbar vorgeordnete Lamellenkupplung baulich vereint Die Druckplatte wird von dem auf der Nabe der Lamellenkupplung axial verschiebbaren und federbelasteten Antriebstellerrad gebildet das mit dem Triebling auf der Kardanwelle kämmt Bei Auftreten des voreingestellten maximalen Drehmomentes, das durch die Spannung der auf das Teflerrad bzw. die von diesem gebildeten Druckplatte wirkende Feder bestimmt wird, verschiebt sich das Tellerrad zufolge der in der Verzahnung IS von Triebling und Tellerrad sich ergebenden Kräfte, so daß die die Lamellen zusammenpressende Kraft herabgesetzt und die Lamellenkupplung geöffnet bzw. der Antriebsstrang zu den Rädern der betreffenden Kraftfahrzeugachse unterbrochen wird. Nachteilig ist hiebei, daß sich der Zahneingriff zwischen Triebling und Tellerrad bei Erreichen des maximalen Drehmomentes zwangsläufig ändert und daß in der Verzahnung hohe Reibungskräfte zu überwinden sind, die das Lösen der Lamellenkupplung verzögern. Dazu kommt noch, daß das Rutschmoment 20 innerhalb der Lamellenkupplung vom Kupplungsverschleiß abhängig und es nicht möglich ist, gegebenenfalls unterschiedliche Größen des maximalen Drehmomentes bei dem einen oder anderen Drehsinn vorzusehen.In a known device (DE-OS 37 27 702), a fluid friction clutch is provided as a differential for a motor vehicle axle 10 and structurally combines with the immediately preceding multi-plate clutch. The pressure plate is formed by the axially displaceable and spring-loaded drive actuator wheel on the hub of the multi-plate clutch Pinion on the cardan shaft combs When the preset maximum torque occurs, which is determined by the tension of the spring acting on the Tefler wheel or the pressure plate formed by it, the ring gear shifts according to the forces resulting in the toothing IS of the pinion and ring gear, so that the force compressing the plates is reduced and the multi-plate clutch is opened or the drive train to the wheels of the relevant motor vehicle axle is interrupted. The disadvantage here is that the tooth engagement between the pinion and ring gear inevitably changes when the maximum torque is reached and that high gearing forces have to be overcome in the toothing which delay the disengagement of the multi-plate clutch. In addition, the slip torque 20 within the multi-plate clutch depends on the clutch wear and it is not possible to provide different sizes of the maximum torque in one or the other direction of rotation, if necessary.

Gleiches gilt für eine ebenfalls aus der DE-OS 37 27 702 bekannte Ausführungsform, bei der die federbelastete Druckplatte mit der Antriebswelle über schraubenflächige Klauen gekuppelt ist, so daß sich die Druckplatte bei Auftreten eines durch die Federspannung vorbestimmten Drehmomentes auf Grund der zwischen 25 den Klauen auftretenden Axialkraft verschoben und die Lamellenkupplung geöffnet wird.The same applies to an embodiment also known from DE-OS 37 27 702, in which the spring-loaded pressure plate is coupled to the drive shaft via screw-like claws, so that the pressure plate changes when a torque predetermined by the spring tension occurs due to the between 25 claws occurring axial force is shifted and the multi-plate clutch is opened.

Es ist auch schon bekannt (DE-OS 35 00 099), ein für den Antrieb einer Fahrzeugachse vorgesehenes Zahnrad mit einem auf einem Zahnradträger relativ verdrehbar gelagerten Zahnkranz auszustatten. Der Zahnrad-träger weist an seinem Umfang wenigstens eine radiale Bohrung auf, in der eine durch eine Feder auswärts in eine Rast am Innenumfang des Zahnkranzes gedrückte Mitnehmerkugel gelagert ist. Bei Auftreten eines Drehmo-30 mentes, das größer als das gewünschte, von der Feder und der Kugel ausgeübte Drehmoment ist, dreht sich der Zahnkranz ohne Mitnahme des Zahnradträgers, wodurch der Antrieb der betreffenden Fahrzeugachse unterbrochen wird. Hier erfolgt die Unterbrechung bzw. das Wiedereinsetzen des Antriebes aber in ungünstiger Weise ruckartig, wozu noch kommt, daß verhältnismäßig starke und dementsprechend groß bemessene Federn erforderlich sind, um bei Kraftfahrzeugen üblicherweise auflietende Momente überhaupt übertragen zu können, so daß sich insge-35 samt eine zu große und schwere Konstruktion ergibtIt is also already known (DE-OS 35 00 099) to equip a gearwheel provided for driving a vehicle axle with a toothed ring which is mounted on a gearwheel carrier so as to be relatively rotatable. The gear carrier has at least one radial bore on its circumference, in which a driver ball pressed outward by a spring into a catch on the inner circumference of the ring gear is mounted. If a torque occurs that is greater than the desired torque exerted by the spring and the ball, the ring gear rotates without entrainment of the gear carrier, whereby the drive of the vehicle axle in question is interrupted. Here the interruption or reinsertion of the drive takes place jerkily in an unfavorable manner, to which is added that relatively strong and correspondingly large springs are required in order to be able to transmit moments usually occurring in motor vehicles at all, so that a total of 35 too big and heavy construction results

Schließlich ist eine Hüssigkeitsreibungskupplung bekannt (AT-PS 383 877), bei da zwischen den in einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse angeordneten ineinandergreifenden Lamellen Spreizfedem vorgesehen sind und zur Veränderung der Spaltbreite zwischen den Lamellen eine drehelastische Kupplung mit einer sich bei Relativverdrehung ihrer Kupplungshälften als Druckscheibe auf die Lamellen wirkenden Kupplungshälfte dient. 40 Hier soll aber nur eine selbständige Veränderung der Kupplungscharakteristik in Abhängigkeit von der Größe des zu übertragenden Drehmomentes und keine Unterbrechung des Antriebsstranges, in dem die Kupplungen eingebaut sind, bei zu hohem Drehmoment erfolgen.Finally, a honeycomb friction clutch is known (AT-PS 383 877), since there are spreading springs between the interlocking disks arranged in a housing filled with viscous liquid, and to change the gap width between the disks, a torsionally flexible clutch with a pressure disc when the clutch halves are rotated relative to one another coupling half acting on the plates. 40 Here, however, only an independent change in the clutch characteristics depending on the size of the torque to be transmitted and no interruption of the drive train in which the clutches are installed should take place if the torque is too high.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und die eingangs geschilderte Vorrichtung so zu verbessern, daß eine rasche, aber nicht ruckartige Unterbrechung des betreffenden Antriebs-45 Stranges sowie eine vom jeweiligen Drehsinn abhängige, unterschiedliche Höhe des übertragbaren maximalen Drehmomentes erzielbar sind und der Einfluß des Kupplungsverschleißes weitgehend beseitigt ist.Accordingly, the object of the invention is to eliminate these deficiencies and to improve the device described at the outset in such a way that a rapid but not jerky interruption of the drive train in question and a different amount of the transferable maximum torque which is dependent on the respective direction of rotation can be achieved and the influence of clutch wear is largely eliminated.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der getriebene Teil der reibschlüssigen oder in an sich bekannter Weise als Flüssigkeitsreibungskupplung mit zwischen den Lamellen angeordneten Spreizfedem ausgebildeten Lamellenkupplung ausschließlich über einen Drehstab, der sich durch die hohle Abtriebswelle 50 erstreckt, mit dieser in Antriebsverbindung steht und daß das Widerlager für die die Druckplatte belastende Feder von einer mit stimseitigen Nockenerhebungen versehenen Scheibe gebildet ist, die sich ihrerseits in Achs-richtung an einem auf der Abtriebswelle festsitzenden Gegennockenkörper abstützt, der vorzugsweise aus einem sternförmigen Träger mit den Nockeneihebungen altsprechender Anzahl von Armen und auf den Armen um radiale Achsen drehbar gelagerten, die Gegennocken bildenden Rollen besteht 55 Liegt das zu übertragende Drehmoment unterhalb der durch die Feder bestimmten Grenze, so stützt sich die das Federwiderlager bildende Scheibe mit ihren Nockenerhebungen an den Nocken bzw. Rollen des Gegennockenkörpers ab und die Lamellen der Lamellenkupplung worden fest aneinandergedrückt, d. h. die Kupplung ist geschlossen. Mit zunehmendem Drehmoment aber ergibt sich eine entsprechende Verwindung des Drehstabes, und es entsteht eine Relativverdrehung zwischen dem getriebenen Teil der Lamellenkupplung und damit auch 60 zwischen der Scheibe einerseits und der Abtriebswelle bzw. dem Gegennockenkörper anderseits, so daß die Nocken bzw. Rollen des Gegennockenkörpers in die Senken zwischen den Nockenerhebungen der Scheibe gelangen und die Scheibe als Federwiderlager eine Axialverschiebung durchführt, die das Lösen der Lamellen -2-The invention solves the stated problem in that the driven part of the frictional or in a known manner as a fluid friction clutch with a spreading spring arranged between the plates arranged plate clutch only via a torsion bar, which extends through the hollow output shaft 50, is in drive connection with this and that the abutment for the spring loading the pressure plate is formed by a disk with end-side cam lobes, which in turn is supported in the axial direction on a counter cam body which is stuck on the output shaft and which preferably consists of a star-shaped carrier with the cam lobes of the appropriate number of arms and on the arms are rotatably supported around radial axes and form the counter-cam rollers 55 If the torque to be transmitted is below the limit determined by the spring, the disk forming the spring abutment is supported with its cams Levels on the cams or rollers of the counter-cam body and the plates of the multi-plate clutch have been pressed firmly together, d. H. the clutch is closed. With increasing torque, however, there is a corresponding torsion of the torsion bar, and there is a relative rotation between the driven part of the multi-plate clutch and thus also between the disk on the one hand and the output shaft or the counter-cam body on the other, so that the cams or rollers of the counter-cam body in the depressions come between the cam lobes of the disk and the disk, as a spring abutment, performs an axial displacement which causes the disks to be released -2-

Claims (2)

AT 393 477 B voneinander zur Folge hat Dabei sind zwischen Nockenerhebungen und Gegennocken, insbesondere wenn diese als Rollen ausgebildet sind, nur geringe Reibungskräfte zu überwinden, so daß das Öffnen der Lamellenkupplung vergleichsweise rasch vor sich gehen kann. Durch entsprechende Gestaltung der Nockenkurvenbahn ist es möglich, je nach Drehsinn verschiedene Höhen des maximalen Drehmomentes zu erzielen oder sogar eine Begrenzung des Drehmomentes in nur einem Drehsinn zu erreichen. Da die Entlastung der auf die Druckplatte einwirkenden Feder erst ab einem gewissen vobestimmten Drehmoment erfolgt, ist das Rutschmoment weitgehend unabhängig vom Kupplungsverschleiß. Dazu kommt noch, daß der Drehstab eine günstige Charakteristik ergibt. Ist die Lamellenkupplung als Flüssigkeitsreibungskupplung ausgebildet, so wird eine zusätzliche, insbesondere als Ausgleichgetriebe dienende Flüssigkeitsrcibungskupplung erübrigt, da durch die Spreizfedem ein entsprechendes Entfernen der Lamellen voneinander zur Lösung der Kupplung bei nachlassendem Druck der Druckplatte ermöglicht ist. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Rollen als Rillenkugellager ausgebildet sind. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 das Schema der Gesamtanordnung des Antriebes eines Kraftfahrzeuges, Fig. 2 die Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung im Axialschnitt im wesentlich größeren Maßstab, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie (ΠΙ-ΠΙ) der Fig. 2 und Fig. 4 einen Teil einer als Flüssigkeitsreibungskupplung ausgebildeten Lamellenkupplung in der Fig. 2 entsprechender Darstellungsweise. Vom Motor (1) werden üb«1 ein Geschwindigkeitswechselgetriebe (2) und ein Kegelradausgleichgetriebe (3) die Vorderräder (4) angetrieben. Zugleich erfolgt über einen Winkeltrieb (5) und eine Kardanwelle (6) der Antrieb der Hinterräder (7), wobei mit (8) das Gehäuse für die Einrichtung der Drehmomentbegrenzung und mit (9) jenes des Hinteraichsausgleichgetriebes bezeichnet sind. Gemäß Fig. 2 wird von der Kardanwelle (6) her, gegebenenfalls über eine Zwischenwelle, die Antriebswelle (10) einer Lamellenkupplung (11) angetrieben. Der getriebene Teil (12) der Lamellenkupplung (11) ist ausschließlich über einen Drehstab (13) mit der Abtriebswelle (14) antriebsverbunden, die den Triebling (15) für das Hinterachsausgleichgetriebe im Gehäuse (9) trägt Die Lamellenkupplung (11) weist eine axial verschiebbare, auf die Lamellen einwirkende Druckplatte (16) auf, die durch eine aus zwei Tellerfedem bestehende Feder (17) belastet ist Das Federwiderlager wird von einer Scheibe (18) gebildet die auf dem getriebenen Teil (12) der Lamellenkupplung (11) drehfest aber ebenfalls axial verschiebbar gelagert ist Die Scheibe (18) ist mit stirnseitigen Nockenerhebungen (19) versehen. Auf der Abtriebswelle (14) ist ein Gegennockenkörper festsitzend angeordnet der aus einem sternförmigen Träger (20) und drei Armen (21) besteht auf denen Gegennocken bildende, als Rillenkugellager (22) ausgebildete Rollen um radiale Achsen (23) drehbar gelagert sind. Die Anzahl der Arme bzw. Rollen entspricht der Anzahl der Nockenerhebungen (19). Wird das durch die Feder (17) bestimmte maximale Drehmoment nicht überschritten (dargestellte Stellung), so liegen die als Gegennocken wirkenden Rillenkugellager (22) an den Nockenerhebungen (19) der das Federwiderlager bildenden Scheibe (18) an, d. h. die Feder (17) ist gespannt und die Lamellen werden zusammengedrückt. Wird jedoch das voreingestellte maximale Drehmoment überschritten, so ergibt sich eine Verwindung des Drehstabes (13) und damit eine Relativverdrehung der Abtriebswelle (14) gegenüber dem getriebenen Teil (12) der Lamellenkupplung (11). Dadurch ergibt sich aber auch eine entsprechende Relativverdrehung der Scheibe (18) gegenüber dem Gegennockenkörper (20,21), so daß die Gegennocken bzw. Rillenkugellager (22) von den Nockenerhebungen (19) in die Senken abrollen und die Scheibe (18) dem Druck der Feder (17) nachgibt und sich verschiebt, die Lamellen also voneinander gelöst werden und der Antrieb zum Triebling (15) unterbrochen ist. Gemäß Fig. 4 ist die Lamellenkupplung (11a) als Flüssigkeitsreibungskupplung ausgebildet, bei der zwischen den Lamellen Spreizfedem (24) angeordnet sind und die Druckplatte (16a) als den Kupplungsinnen-raum abschließender Kolben dient. PATENTANSPRÜCHE -3- 1 Vorrichtung zur Drehmomentübertragung bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb, wobei in einem Antriebsstrang eine Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung vorgesehen ist, die aus einer lösbaren Lamellenkupplung und einer gegen Federkraft axial verschiebbaren, bis zur Erreichung des voreingestellten maximalen Drehmomentes auf die Lamellen einwirkenden und dann zurückweichenden Druckplatte besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der getriebene Teil (12) der reibschlüssigen oder in an sich bekannter Weise als Flüssigkeitsreibungskupplung mit zwischen den Lamellen angeordneten Spreizfedem (24) ausgebildeten Lamellenkupplung (11; 11a) ausschließlich über einen Drehstab (13), der sich durch die hohle Abtriebswelle (14) erstreckt, mit dieser in Antriebsverbindung steht und daß das Widerlag» für die die Druckplatte (16) belastende Feder (17) von einer mit stimseitigen Nockenerhebungen (19) versehenen Scheibe (18) gebildet ist, die sich AT 393 477 B ihrerseits in Achsrichtung an einem auf der Abtriebswelle (14) festsitzenden Gegennockenkörper (20,21,22, 23) abstützt, der vorzugsweise aus einem sternförmigen Träger (20) mit den Nockenerhebungen (19) entsprechender Anzahl von Armen (21) und auf den Armen (21) um radiale Achsen (23) drehbar gelagerten, die Gegennocken bildenden Rollen (22) bestehtAT 393 477 B results from each other, only small frictional forces have to be overcome between cam lobes and counter-cams, especially if they are designed as rollers, so that the opening of the multi-plate clutch can proceed comparatively quickly. By designing the cam curve accordingly, it is possible to achieve different heights of the maximum torque depending on the direction of rotation or even to limit the torque in only one direction of rotation. Since the spring acting on the pressure plate is only relieved from a certain predetermined torque, the slip torque is largely independent of the clutch wear. In addition, the torsion bar gives a favorable characteristic. If the multi-plate clutch is designed as a fluid friction clutch, an additional fluid friction clutch, in particular serving as a differential gear, is unnecessary, since the spreading springs enable the disks to be removed from one another to release the clutch when the pressure plate is released. It is particularly expedient and advantageous if the rollers are designed as deep groove ball bearings. In the drawing, the subject matter of the invention is shown, for example, Fig. 1 shows the diagram of the overall arrangement of the drive of a motor vehicle, Fig. 2 shows the device for torque limitation in axial section on a much larger scale, Fig. 3 shows a section along the line (ΠΙ-ΠΙ 2 and FIG. 4 show part of a multi-plate clutch designed as a fluid friction clutch in FIG. 2 corresponding representation. The front wheels (4) are driven by the engine (1) via a speed change gear (2) and a bevel gear differential (3). At the same time, the rear wheels (7) are driven by an angular drive (5) and a cardan shaft (6), (8) denoting the housing for setting up the torque limitation and (9) that of the rear axle differential. 2, the drive shaft (10) of a multi-plate clutch (11) is driven by the cardan shaft (6), optionally via an intermediate shaft. The driven part (12) of the multi-plate clutch (11) is drive-connected exclusively via a torsion bar (13) to the output shaft (14), which carries the pinion (15) for the rear axle differential in the housing (9). The multi-plate clutch (11) has an axial direction Slidable, acting on the disks pressure plate (16), which is loaded by a spring consisting of two disc springs (17) The spring abutment is formed by a disc (18) which is rotatably on the driven part (12) of the multi-plate clutch (11) is also axially displaceably mounted. The disc (18) is provided with end elevations (19). A counter-cam body is fixedly arranged on the output shaft (14) and consists of a star-shaped support (20) and three arms (21) on which counter-cam rollers, designed as deep groove ball bearings (22), are rotatably mounted about radial axes (23). The number of arms or rollers corresponds to the number of cam elevations (19). If the maximum torque determined by the spring (17) is not exceeded (position shown), then the deep groove ball bearings (22) acting as counter-cams rest on the cam elevations (19) of the disk (18) forming the spring abutment, i. H. the spring (17) is tensioned and the slats are pressed together. However, if the preset maximum torque is exceeded, the torsion bar (13) is twisted and the output shaft (14) rotates relative to the driven part (12) of the multi-plate clutch (11). This also results in a corresponding relative rotation of the disc (18) with respect to the counter cam body (20, 21), so that the counter cams or deep groove ball bearings (22) roll from the cam elevations (19) into the depressions and the disc (18) the pressure the spring (17) yields and shifts, so the lamellae are detached from one another and the drive to the driver (15) is interrupted. 4, the multi-plate clutch (11a) is designed as a fluid friction clutch, in which spreading springs (24) are arranged between the plates and the pressure plate (16a) serves as the piston that closes the clutch interior. PATENT CLAIMS -3- 1 Device for torque transmission in motor vehicles with all-wheel drive, wherein a device for torque limitation is provided in a drive train, which consists of a releasable multi-plate clutch and an axially displaceable against spring force, acting on the plates until the preset maximum torque is reached and then receding Pressure plate, characterized in that the driven part (12) of the friction clutch or, in a manner known per se, as a fluid friction clutch with a spreading spring (24) arranged between the disks, a multi-disk clutch (11; 11a) formed exclusively via a torsion bar (13) which is able to pass through the hollow output shaft (14) extends, is in drive connection therewith and that the abutment »for the spring (17) loading the pressure plate (16) is formed by a disc (18) provided with end-side cam elevations (19), which is AT 393 477 B in turn in A direction is supported on a counter-cam body (20, 21, 22, 23) which is fixed on the output shaft (14) and which preferably consists of a star-shaped carrier (20) with a corresponding number of arms (21) and the arms (21) on the arms (21) ) about the radial axes (23) rotatably mounted, the counter-cam rollers (22) 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen als Rillenkugellager (22) ausgebildet sind. 10 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen % -4-2. Device according to claim 1, characterized in that the rollers are designed as deep groove ball bearings (22). 10 Including 2 sheets of drawings% -4-
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